Brug af sjældne jordelementer til at overvinde begrænsningerne af solceller
Perovskitiske solceller har fordele i forhold til den nuværende solcelleteknologi. De har potentialet til at være mere effektive, er lette og koster mindre end andre varianter. I en perovskit -solcelle er laget af perovskit klemt mellem en gennemsigtig elektrode foran og en reflekterende elektrode på bagsiden af cellen. Elektrodetransport og hultransportlag indsættes mellem katode- og anodegrænseflader, hvilket letter opladningskollektion ved elektroderne. Der er fire klassifikationer af perovskitiske solceller baseret på morfologistruktur og lagsekvens af ladningstransportlaget: regelmæssig plan, inverteret plan, regelmæssig mesoporøs og omvendte mesoporøse strukturer. Der findes dog flere ulemper med teknologien. Lys, fugt og ilt kan inducere deres nedbrydning, deres absorption kan ikke være uoverensstemmende, og de har også problemer med ikke-strålende ladningsrekombination. Perovskitter kan korroderes af flydende elektrolytter, hvilket fører til stabilitetsproblemer. For at realisere deres praktiske anvendelser skal der foretages forbedringer i deres effektkonverteringseffektivitet og operationel stabilitet. Imidlertid har de nylige fremskridt inden for teknologi ført til perovskit -solceller med en 25,5% effektivitet, hvilket betyder, at de ikke er langt bag konventionelle siliciumfotovoltaiske solceller. Til dette formål er sjældne jordnære elementer blevet undersøgt til applikationer i perovskitiske solceller. De har fotofysiske egenskaber, der overvinder problemerne. Brug af dem i perovskitiske solceller vil derfor forbedre deres egenskaber, hvilket gør dem mere levedygtige til storskala implementering til rene energiløsninger. Hvor sjældne jordelementer hjælper perovskite solceller Der er mange fordelagtige egenskaber, som sjældne jordelementer besidder, som kan bruges til at forbedre funktionen af denne nye generation af solceller. For det første er oxidations- og reduktionspotentialer i sjældne jordnære ioner reversible, hvilket reducerer målmaterialets egen oxidation og reduktion. Derudover kan dannelsen af tyndfilm reguleres ved tilsætning af disse elementer ved at koble dem med både perovskitter og oplade transportmetaloxider. Endvidere kan fasestruktur og optoelektroniske egenskaber justeres ved at substitutionelt indlejre dem i krystalgitteret. Defekt passivering kan opnås med succes ved at indlejre dem i målmaterialet enten mellemliggende ved korngrænserne eller på materialets overflade. Derudover kan infrarøde og ultraviolette fotoner omdannes til perovskit-responsivt synligt lys på grund af tilstedeværelsen af adskillige energiske overgangsberetninger i de sjældne jordforoner. Fordelene ved dette er todelt: det undgår perovskitterne, der bliver beskadiget af lys med høj intensitet og udvider materialets spektrale responsområde. Brug af sjældne jordelementer forbedrer markant stabiliteten og effektiviteten af perovskitiske solceller. Ændring af morfologier af tynde film Som nævnt tidligere kan sjældne jordelementer ændre morfologierne af tynde film, der består af metaloxider. Det er veldokumenteret, at morfologien for det underliggende ladningstransportlaget påvirker morfologien i perovskitlaget og dets kontakt med ladningstransportlaget. F.eks. Forhindrer doping med sjældne jordareoner aggregering af SnO2-nanopartikler, der kan forårsage strukturelle defekter, og også mindske dannelsen af store NiOx-krystaller, hvilket skaber et ensartet og kompakt lag af krystaller. Således kan tynde lagfilm af disse stoffer uden defekter opnås med sjælden jorddoping. Derudover spiller stilladslaget i perovskitceller, der har en mesoporøs struktur, en vigtig rolle i kontakterne mellem perovskit og ladningstransportlag i solcellerne. Nanopartiklerne i disse strukturer kan vise morfologiske defekter og adskillige korngrænser. Dette fører til ugunstige og alvorlige rekombination af ikke-strålende ladning. Porefyldning er også et problem. Doping med sjældne jordnære ioner regulerer stilladsvæksten og reducerer defekter, hvilket skaber justerede og ensartede nanostrukturer. Ved at tilvejebringe forbedringer af den morfologiske struktur af perovskit og ladningstransportlag, kan sjældne jordioner forbedre den samlede ydeevne og stabilitet af perovskitiske solceller, hvilket gør dem mere egnede til store kommercielle anvendelser. Betydningen af perovskitiske solceller kan ikke undervurderes. De vil give overlegen energiproduktionskapacitet til en meget lavere omkostning end nuværende siliciumbaserede solceller på markedet. Undersøgelsen har vist, at doping perovskit med sjældne jordnære ioner forbedrer dens egenskaber, hvilket fører til forbedringer i effektivitet og stabilitet. Dette betyder, at perovskitiske solceller med forbedret ydeevne er et skridt tættere på at blive en realitet.
Posttid: Jul-04-2022 